Обеспечение безопасности жизнедеятельности работников в цехе пищевого предприятия

 

Таблица 10 – Исходные данные для проектирования молниезащиты здания

Вариант	Размер объекта, м	Класс зоны по ПУЭ помещения	Степень огнестойкости здания	Местонахождения объекта	Тип фундамента	Влажность грунта, %
6	66 х 18 х 24	B-I а	II	Ленинградская обл.	ж/б	3…5

 

Данная работа осуществляется в несколько этапов.

1) Определяются категории по молниезащите объекта, соответствующие требования по ее устройству и вычисляются зоны защиты  стержневых молниеотводов. Данный этап выполняют в следующей последовательности [3].

Находятся по табл. 1 РД 34.21.122-87 категория по молниезащите объекта и тип  зоны защиты в зависимости от назначения здания или сооружения, его местонахождения и среднегодовой продолжительности гроз nч, ч. в этой местности. 

Величина nч находится  по карте, представленной на рис. 3 РД 34.21.122-87. В частности,  для Петербурга и Ленинградской области nч = 20...40 ч.

При использовании стержневых молниеотводов еще учитывают  ожидаемое  количество  N поражений молнией объекта в год.  Значение N для зданий и сооружений прямоугольной формы вычисляется по формуле (16):

 

                      (16)

где  h - наибольшая  высота  здания  или  сооружения,  м; S, L - соответственно ширина и длина здания или сооружения,  м; n - среднегодовое число ударов молнии в 1 км*км земной поверхности (удельная плотность ударов молнии в землю) в месте нахождения здания или сооружения, определяется, исходя из nч по таблице 11.

 

Таблица 11 – Зависимость n  от nч

nч	10...20	20...40	40...60	60...80	80...100	100 и более
n,1/(км2*год)	1	2	4	5,5	7	8.5

 

Поскольку для Ленинградской области nч = 20...40 ч, то n=2 (1/(км²*год)).

Таким образом ожидаемое  количество поражений молнией объекта в год равно: N = ((18+6*18)*(72+6*28)- 7,7*18²)*2*10^-6=0,045.

2) По найденной категории  молниезащиты объекта определяются  требования по ее устройству. РД 34.21.122-87 устанавливает следующее:

Здания и сооружения II категории по молниезащите должны быть защищены от прямых  ударов  молнии,  вторичных  ее проявлений и  заноса  высокого потенциала через наземные (надземные) и подземные металлические конструкции (коммуникации) [9].

В качестве заземлителей молниезащиты допускается использовать все рекомендуемые Правилами устройства электроустановок (ПУЭ) заземлители электроустановок, за исключением нулевых проводов воздушных линий электропередачи напряжением до 1 кВ.

При влажности грунта менее 3% использовать железобетонные фундаменты в качестве заземлителей не допускается, поэтому в качестве заземлителей защиты от прямых ударов молнии будем использовать искусственные заземлители. Искусственные заземлители следует располагать под асфальтовым покрытием или в редко посещаемых местах (на газонах, в удалении на 5 м и более от грунтовых проезжих и пешеходных дорог и т.п.) [9].

Защита от прямых ударов молнии зданий и сооружений, относимых по устройству молниезащиты к II категории, должна выполняться отдельно стоящими стержневыми или тросовыми молниеотводами [9, 10].

Для отдельно стоящих  молниеотводов приемлемой является следующая конструкция искусственного заземлителя: три и более вертикальных электродов длиной не менее 3 м, объединены горизонтальным электродом, при расстоянии между вертикальными электродами (с) не менее 5 м. В качестве искусственного зазаемлителя будем применять стальной трехстержневой зазаемлитель с полосой размером 40х4 мм, стержнями диаметром d = 10-20 мм, показанный на рисунке 2, где t ≥ 5 м, l = 3-5 м, а c = 5-6 м. Минимально допустимые сечения (диаметры) электродов искусственных заземлителей нормированы в табл. 3 РД 34.21.122-87. Для выбранного заземлителя примем круглые горизонтальные и круглые вертикальные электроды, проложенные в земле, с диаметрами не менее 10 мм [9].

 

Рисунок 2 – Стальной трехстержневой заземлитель

 

3) Выбирается средство защиты от прямых ударов молнии.  Молниеотвод – устройство, воспринимающее удар молнии и отводящее ее ток в землю. В общем случае молниеотвод состоит из опоры; молниеприемника, непосредственно воспринимающего удар молнии; токоотвода, по которому ток молнии передается в землю; заземлителя, обеспечивающего растекание тока молнии в земле [3, 9, 10]. Защиту от прямых ударов молнии зданий и сооружений, относимых по устройству молниезащиты к I категории, будем выполняться отдельно стоящими стержневыми молниеотводами (рисунок 3). Отдельно стоящие молниеотводы – это те, опоры которых установлены на земле на некотором удалении от защищаемого объекта [9].

1 – защищаемый объект; 2 – металлические коммуникации

Рисунок 3 – Отдельно стоящий стержневой молниеотвод

 

Указанные молниеотводы должны обеспечивать зону защиты типа А в соответствии с  приложением  3  РД 34.21.122-87. При этом должно обеспечивается удаление элементов молниеотводов от защищаемого объекта (S_в) и подземных металлических коммуникаций (S_з)  в соответствии с пунктами 2.3 и 2.5 РД 34.21.122-87 соответственно.

4) Выполняется расчет зон защиты стержневых молниеотводов в строгом соответствии с  приложением  3  РД 34.21.122-87.  Для производственных объектов чаще используют двух- или многократный  стержневой молниеотвод [3]. Будем применять двойной стержневой молниеотвод с одинаковой высотой молниеотводов.

Зона защиты двойного стержневого молниеотвода высотой h≤150 м представлена на рисунке 4. Торцевые области зоны защиты определяются как зоны одиночных стержневых молниеотводов (рисунок 5), габаритные размеры которых (h₀, r₀, r_x1, r_x2) для зон защиты типы А определяются по формулам (17), (18) и (19), где h – это высота молниеотвода, м, h_х – высота защищаемого объекта, м.

 

h_o = 0.92*h;                                               (17)

 

r₀ =1,5*h;                                       (18)

 

r_х= 1,5(h-h_x/0,92);                              (19)

1 – граница зоны защиты на уровне h_x1; 2 – на уровне h_x2;

3 - на уровне земли

Рисунок 4 – Зона защиты двойного стержневого молниеотвода

 

Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода высотой h (рисунок 5) представляет собой круговой конус, вершина которого находится на высоте h₀<h. На уровне земли зона защиты образует круг радиусом r₀. Горизонтальное сечение зоны защиты на высоте защищаемого сооружения h_x (рассматриваемое сооружение имеет высоту 9 м) представляет собой круг радиусом r_x [9].

 

1 – граница зоны защиты на уровне h_x, 2 –на уровне земли

Рисунок 5 – Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода

 

Наименьшее допустимое расстояние S_в по воздуху от защищаемого объекта до опоры (токоотвода) стержневого или тросового молниеотвода (см. рис. 3) определяется в зависимости от высоты здания, конструкции заземлителя и эквивалентного удельного электрического сопротивления грунта ρ, Ом*м [9].

Для зданий и сооружений высотой не более 30 м наименьшее допустимое расстояние S_в, м, равно:

при ρ < 100 Ом*м для заземлителя любой конструкции, приведенной в пункте 2.2 РД 34.21.122-87, S_в = 3 м;

при 100 < ρ ≤ 1000 Ом*м для искусственных заземлителей, указанных в пункте 2.2 РД 34.21.122-87, S_в = 4 м.

Примем S_в = 4м

Находим габаритные размеры зоны защиты одиночных стержневых молниеотводов по формулам (17), (18), (19). Получим: h_o = 0,92 * 32 = 29,5 м, r₀ = 1,5*32 = 48 м, r_х = 1,3(32-18/0,92) = 29,5 м.

H_x=24

Габаритные размеры внутренней области зон защиты двойного стержневого молниеотвода для зоны защиты типа А и при условии 2h < L ≤ 4h определяются по формулам (20), (21), (22).

 

h_с = h₀ – (0,17 + 3*10^-4*h)*(L – h)                               (20)

 

r_с = r₀*(1 – 0,2*(L – 2h)/h)                                     (21)

 

r_сх = r_с*( h_с – h_х)/ h_с                                         (22)

 

Подставив в формулы (20), (21), (22) известные значения получим, h_с = 22,8 м, r_с = 48 м, r_сх  = 10,10 м        

Поскольку рассчитанное значение r_сх то же больше половины ширины здания (9 м), то все сооружение находится в зоне защиты двойного стержневого молниеотвода с высотой h = 24 м.

5) Осуществляем конструктивные решения по проектируемой молниезащите  рассматриваемого  объекта.

а) Выбираем конструкцию молниеотвода. В качестве молниеотвода используем двукратный  стержневой молниеотвод, состоящий из отдельно стоящих стержневых молниеотводов. В качестве заземлителей используют железобетонный фундамент произвольной формы с поверхностью контакта с землей не менее 10 квадратных метров(табл. 2 РД 34.21.122-87).

Соединения молниеприемников с токоотводами и токоотводов  с заземлителями должны выполняться, как правило, сваркой, а при недопустимости огневых работ разрешается выполнение болтовых соединений с переходным сопротивлением не более 0,05 Ом. Токоотводы, соединяющие молниеприемники всех видов с заземлителями, следует выполнять из стали размерами не менее указанных в табл. 3 РД 34.21.122-87.

б) Определяем мероприятия по защите от вторичных проявлений молнии.

Для защиты от вторичных  проявлений молнии должны быть предусмотрены следующие мероприятия:

- металлические конструкции и корпуса всего оборудования и аппаратов, находящиеся в защищаемом здании, должны быть присоединены к заземляющему устройству электроустановок. Наименьшие допустимые расстояния в земле между этим заземлителем и заземлителями защиты от прямых ударов молнии должны быть в соответствии с п. 2.5 РД 34.21.122-87, по которому для исключения заноса высокого потенциала в защищаемое здание или сооружение но подземным металлическим коммуникациям (в том числе по электрическим кабелям любого назначения) заземлители защиты от прямых ударов молнии должны быть по возможности удалены от этих коммуникаций на максимальные расстояния, допустимые по технологическим требованиям. Наименьшие допустимые расстояния S_з, (см. рис. 3) в земле между заземлителями защиты от прямых ударов молнии и коммуникациями, вводимыми в здания и сооружения 1 категории, должны составлять формуле (23).

 

S_з = S_в + 2 = 6 (м)                                          (23)

 

- внутри зданий и сооружений между трубопроводами и другими протяженными металлическими конструкциями в местах их взаимного сближения на расстояние менее 10 см через каждые 20 м следует приваривать или припаивать перемычки из стальной проволоки диаметром не менее 5 мм или стальной ленты сечением не менее 24 мм², для кабелей с металлическими оболочками или броней перемычки должны выполняться из гибкого медного проводника в соответствии с указаниями СНиП 3.05.06-85;

- в соединениях элементов трубопроводов или других протяженных металлических предметов должны быть обеспечены переходные сопротивления не более 0,03 Ом на каждый контакт. При невозможности обеспечения контакта с указанным переходным сопротивлением с помощью болтовых соединений необходимо устройство стальных перемычек, размеры которых указаны в подпункте "2".

в) Определяем мероприятия по заносу высокого потенциала через наземные (надземные) и подземные металлические коммуникации [3].

Защита от заноса высокого потенциала по подземным металлическим  коммуникациям (трубопроводам, кабелям в наружных металлических оболочках или трубах) должна осуществляться путем их присоединения на вводе в здание или сооружение к искусственному заземлителю [10].

Защита от заноса высокого потенциала по внешним наземным (надземным) металлическим коммуникациям должна осуществляться путем их заземления на вводе в здание или сооружение и на двух ближайших к этому вводу опорах коммуникации. В качестве заземлителей использовать искусственные заземлители.

Ввода здания воздушных  линий электропередачи напряжением до 1 кВ, сетей телефона, радио, сигнализации должен осуществляться только кабелями длиной не менее 50 м с металлической броней или оболочкой или кабелями, проложенными в металлических трубах [9].

На вводе в здание металлические трубы, броня и оболочки кабелей, в том числе с изоляционным покрытием металлической оболочки, должны быть присоединены к искусственному заземлителю.

В месте перехода воздушной  линии электропередачи в кабель металлические броня и оболочка кабеля, а также штыри или крючья изоляторов воздушной линии должны быть присоединены к заземлителю, указанному в п. 2.2 РД 34.21.122-87. К такому же заземлителю должны быть присоединены штыри или крючья изоляторов на опоре воздушной линии электропередачи, ближайшей к месту перехода в кабель.

Кроме того, в месте  перехода воздушной линии электропередачи  в кабель между каждой жилой кабеля и заземленными элементами должны быть обеспечены закрытые воздушные искровые промежутки длиной 2-3 мм или установлен вентильный разрядник низкого напряжения, например РВН-0,5.